Elektr energiyasini olishning an’anaviy va noana’naviy usullari haqida umumiy ma’lumotlar

Energiya ishlab chiqarish

Energiya olishning an'anaviy usullarini o'quvchilarga tushuntirishda eng ko'p ishlatilayotgani issiqlik elektr stansiyalaridir (I.E.S.). Issiqlik elektr stansiyalari o'z tarkibiga ko'ra gaz, ko'mir va neft mahsulotlari bilan ishlovchi elektr stansiyalarini hamda uran yadrosi bo'lishida ajraladigan issiqlik hisobiga ishlovchi atom elektr stansiyalari (AES)ni o'z ichiga oladi. Birinchi tur elektr stansiyalarining ishlashi yoqilg'i zahiralarining kamayishi va yonish mahsulotlarining ekologiyaga ta'siri bilan chegaralangan. Atom elektr stansiyalarining ishlashida xomashyo resursi deyarli chegaralanmagan. Lekin AESlari ishlatilishi bilan bog'liq quyidagi muammolar mavjud:

1. 
   Radiatsiya ta'sirida reaktor materiallarining tez ishdan chiqishi va radioaktiv moddalarning tashqariga chiqib ketishi.
   
2. 
   Radioaktiv chiqindilarni saqlash muammosi.
   
3. 
   Yadro reaktorlarida mukammal xavfsizlik tizimini yaratish qiyinligi.
   
4. 
   Hozirgi kunda ko'p ishlatilayotgan tez neytronlarda ishlovchi briderlarda ko'p miqdorda plutoniy yig'ilishi va atom bombasi uchun asosiy xomoshyo bo'lgan plutonning yomon niyatli kishilar qo'liga tushish ehtimoli mavjudligi.
   

Bugungi kunda AQSHning Texas universitetida Mayk Kotschenreyter boshchiligidagi tadqiqotchilar guruhi gibrid ko'rinishidagi sintez - parchalanish qurilmasini yaratdilar. Markazida neytron manbai mavjud bo'lgan va sintez reaksiyasiga asoslanib ishlovchi CFNC(Compakt Fusion Neutron Source) reaktori yengil suv bilan faoliyat yurituvchi odatiy AES lardan ajralib chiqadigan transuran chiqindilar yordamida ishlaydi.
Elektr energiyasi olishning noan'anaviy usullarini o'quvchilarga tushuntirganda energiya resurslari uchun xomoshyoning chegaralanmaganligi, ekologik tozaligi va qayta tiklanishi bilan an'anaviy usullardan farq qiladi. Bu usullar ichida oxirgi yillarda eng yaxshi o'rganilganligi va keng qo'llanilayotgani Quyosh panellari va shamol generatorlari yordamida elektr energiyalarini olish yo'lga quyildi.
Bu sohada O'zbekistonda ham ancha ishlar amalga oshirilgan. Masalan Quyosh fizikasi ilmiy ishlab chiqarish birlashmasida Quyosh batariyalarini ishlab chiqarish yo'lga qo'yilmoqda. O'zbekiston energitika vazirligi tashabbusi bilan Danyadan shamol generatorlari Farg'ona viloyatining Bekobod tumaniga keltirib o'rnatilmoqda.
Bizning Respublikamiz uchun istiqbolli noan'anaviy usullardan biri bioenergetikadir. Hozirgi kunda biogaz olish uchun mo'ljallangan qurilmalarning juda ko'p loyihalari ishlab chiqilgan. Bu qurilmalar birdaniga ikki vazifani, biogaz yoqilg'isini olish va sifatli chirindi o'g'it ishlab chiqarishni amalga oshiradi.
Geotermal, vulqon energiyasidan foydalanishda turli xildagi gazlar ajralishi bilan bog'liq bo'lgan ayrim ekologik masalalarni ham hal etish lozim bo'ladi.
Dengiz suvini ko'tarilishi va to'lqinlar energiyasidan foydalanishning effektiv qurilmalari ishlab chiqilgan va kichik quvvatli iste'molchilarni ta'minlash uchun muvaffaqiyatli ishlatilmoqda.
Noan'anavuy energiya olish usullari qanchalik tabiiy va ekologik jihatdan maqsadga muvofiq bo'lmasin ular energiyaga bo'lgan ehtiyojni to'la qanoatlantirmasligi mumkin.
Shuning uchun ham kelajakning asosiy energiyasi sifatida atom energiyasi qaralmoqda. Atom energiyasidan foydalanishning birinchi usuli uran yadrosi bo'linishi energiyasi va uning muammolari haqida yuqorida aytib o'tildi.
Yadro energiyasidan foydalanishning ikkinchi usuli - termoyadro sintezi_energiyasidir. Bu borada salkam 70 yildan buyon ishlar olib borilayotgan bo'lsada boshqariladigan termoyadro sintezi haligacha amalga oshmadi. Bu yerdagi asosiy muammolarga issiqlikka chidamli yangi materiallar yaratish, kuchli bir jinsli magnit maydonlar va yuqori haroratli o'ta otkazuvchan materiallar hosil qilish masalalarini keltirish mumkin. Ushbu ma'lumotlarni yuqorida zikr etilgan mavzularda tushuntirib o'tilganda o'quchilarda fanga qiziqishi ortishi bilan birga tabiatga nisbatan ehtiyotkorona munosabatda bo'lish, kologik hafni oldini olish tushunchalari shakllantirdi.
Kelajakdagi ilmiy tadqiqot yo'nalishlaridan biri sifatida kimyoviy energiyani to'g'ridan- to'g'ri elektr energiyasiga aylantirish masalasi qaralmoqda. Bu holda galvanik elementlardan farqli holda yoqilg'ining oksidlanish energiyasini elektr energiyasiga aylantirish ko'zda tutilmoqda. Masalan AQSH astronavtlarini Oyga yetkazgan “Apollon” kosmik kemasida vodorod yonilg'i elementida vodorod parchalanib elektr energiyasi va toza suv olishga imkon bergan edi. Lekin bu yerda kimyoviy jarayonlar sust ketganligidan katalizator sifatida platina ishlatilgan. Bu esa yonilg'i qurilmasi tannarxi juda baland bo'lishiga olib keladi. Hozirgi kunda nanotexnologiyalar yordamida bunday katalizatorlar laboratoriyalarda ishlab chiqarilgan. Bu ishni sanoat miqyosida yo'lga qo'yish vodorod energetikasidan keng miqyosda foydalanish imkoniyatlarini yaratadi.
Kimyoviy energiyani to'g'ridan- to'g'ri mexanik energiyaga aylantirish bo'yicha inson tabiatdan ancha orqada qolmoqda. Bunga misol tariqasida muskul energiyasini keltirish mumkin. Tahlillar muskul dvigateli hozirgacha yaratilgan mashinalardan ancha katta foydali ish koeffitsiyentiga ega ekan. Lekin hozirgacha olimlar tomonidan muskul tolalarining qisqarish mexanizmi to'liq o'rganilmagan.
Ushbu tushunchalarni fizika fanini o'qitishda o'quvchilarda ekologik bilimlarni shakllantirishdan kuzlangan maqsad. Yuqoridagi tahlillar asosida hozirgi kunda insoniyat oldidagi energetika muammosini hal etish uchun o'z navbatida quyidagi vazifalarni amalga oshirish zarurligi kelib chiqadi.

1. 
   Energiya olishning an'anaviy usullarida ishlatiladigan yoqilg'i resurslarini tejab ishlatish.
   
2. 
   Energiya olish bilan bog'liq ekologik va xavfsizlik muammolarini hal etish.
   

-6-

3. 
   Energiya olishning noan'anaviy usullarini rivojlantirish va effektiv texnologiyalarini yaratish
   
4. 
   Kelajakda asosiy energiya manbai hisoblanadigan boshqariladigan termoyadro sintezi texnologiyasini yaratish
   
5. 
   Kimyoviy energiyani to'g'ridan to'g'ri elektr yoki mexanik energiyaga aylantirish usullari bo'yicha ilmiy tadqiqotlar olib borish.
   

Yuqorida keltirilgan energetika muommolarini o'quvchilarga tushuntirish nafaqat ularning fizika faniga bo'lgan qiziqishlarini oshiradi, balki, ularni atrof muhitga nisbatan ongli munosabatlarini tarbiyalaydi, energiya resurslaridan oqilona foydalanishga oid bilim, kunikma va malakalarini shakllantiradi.
ASOSIY ENERGIYA TURLARI.
ELEKTR ENERGIYASINI OLISHNING AN'ANAVIY VA
NOANA'NAVIY USULLARI HAQIDA UMUMIY
MA'LUMOTLAR.
Dunyoda energetika muammosi dolzarb masalalardan biri bo'lib, bugungi kunda energetika sohasi bo'yicha shug'ullanayotgan olimlarning kun tartibida turibdi. XXI asr fan taraqqiyoti yuksalib texnik - texnologiyalarning rivojlanishi bilan birga insonni normal yashash imkoniyatini yaratish, uni yetarli energiya, oziq-ovqat bilan ta'minlash asosiy masalalardan biridir. Hammaga ma'lumki, yer qazilma boyliklarining energetik zahirasi kamayib bormoqda. Ammo, unga bo'lgan ehtiyoj ortib, hozirgi kunda yer yuzida aholi soni yetti milliardga yetdi. Insoniyat foydalanayotgan energetika manbalarining quyidagi turlari mavjud: neft, ko'mir, gaz, atom, biomassalar, suv, quyosh, shamol, geotermal energiyalar. Bu energiya manbalarini o'z navbatida ikki turga bo'lish mumkin. Biomassalar, suv, quyosh, shamol, geotermal energiya - yangilanuvchi; neft, ko'mir, gaz, atom energiyasi - yangilanmaydigan. Bu resurslardan olingan energiya elektr energiyasi, kommunal xizmatlarga (binolarni isitish, issiq suv bilan ta'minlash) sarflanadigan energiya kabi ko'rinishlarda bo'ladi. 2008-yilda jahon bo'yicha energiya iste'moli 15 TW (terawatt, 10¹² w) ga teng bo'ldi, buni ta'minlashda har yilgidek yangilanmaydigan energiya resurslari katta ahamiyat kasb etib kelmoqda. Lekin keyingi 10-20 yil ichida yangilanadigan resurslarning ham ulushi ortib borayotganligini ko'rishimiz mumkin.
Yaqin kunlargacha xavfsiz deb kelingan energiya turlaridan biri bu atom elektrostansiyalaridir. Xalqaro agentlikning ma'lumotlariga ko'ra, 1982-yil boshida dunyo bo'yicha 272 ta atom elektrostansiyasi ishga tushirilgan bo'lgan va ular umumiy elektr energiyasining atigi 3 foizini ishlab chiqargan.
1990-yillarda kelib atom elektr stansiyalari (AES) soni 423 taga yetdi. 2000-yilda atom elektr stansiyalari (AES) dunyoda ishlab chiqariladigan umumiy elektr energiyaning chorak qismini ishlab chiqarishi taxmin qilingan.
Atom elektr stansiyalari (AES) lardan foydalanish dunyoda har yiliga 400 million tonna neftni tejash imkonini beradi.
-8-
Bu Saudiya Arabistonida har yiliga qazib olinadigan neft miqdoridan qariyb 2 marta ko'pdir.
O'z vaqtida atom energetikasining mutlaqo xavfsizligi afsonaga aylangan edi. Chernobildagi avariya, bu afsonaga bir qadar chek qo'ydi. Endilikda uning sha'niga teskari fikr, atom stansiyasi “do'zax dahshati” degan tamg'a yopishtirilmoqda. Bu ham haqiqatdan uzoq, ammo xavf katta emas. Chernobil atom elektr stansiya (AES) dagi avariya undagi xodimlarning qo'pol xatosi tufayli paydo bo'ldi. Lekin Yaponiyaning Fukosima shahrida joylashgan AES ning avariyaga uchrashi butun dunyo olimlarini ushbu energiya turidan amalda foydalanishga chek qo'yish lozimligini isbotlab berdi.
Xalqimizda arzon sho'rva tatimas, degan maqol bor, “arzon” energiya bizga juda qimmatga tushishi mumkin.
Yana bir muammo radioaktiv chiqindilarni saqlashdir. Atom elektr stansiya (AES) lar terrritoriyasida chiqindilar saqlanadigan maxsus joylar “go'rlar” mavjud. Biroq, ularni mutlaqo xavfsiz deyishga e'tirozlar bor.
Eng istiqbolli energiya manbalariga mutaxassislar vodorodni energiyasini kiritishdi, uning zahiralari bizning sayyoramizda amalda cheklanmagan. Vodoroddan energiya manbai sifatida keng foydalanish atrof-muhit tozaligini saqlashga imkon beradi, chunki uni yoqish jarayonida faqat distillangan suv hosil bo'ladi. Odatdagi suvdan sanoat miqyosida vodorod olishning bir necha usullari allaqachon izlab topilgan. Vodorodni sanoatda olish uchun atom elektr stansiyalari, Quyosh va dengiz suvlarining ko'tarilish energiyalaridan foydalanish taklif etilgan.
Hozirda issiqlik nasoslari deb ataluvchi prinsipial yangi energiya manbaidan foydalanish amalga oshirilmoqda. Issiqlik nasoslaridan freon gazi yordamida atrof-muhitga tarqalgan issiqlik amalda foydalanish uchun to'plab olinadi. Atrof- muhitdan to'plangan energiya, issiqlik nasoslarini ishlatish uchun sarflangan energiyadan bir necha marta ko'p bo'ladi. Shunday qilib, energiyaning saqlanish qonuni buzmasdan, issiqlikning atrof- muhitdan kondensatsiyalanishi hisobiga ishlaydigan “doimiy dvigatel” ga o'xshash moslamalar yaratilgan. Bu moslama atrof-muhit harorati yetarlicha yuqori bo'lganiga qadar ishlay oladi. Energiyaning yana bir yangi turi termoyadroviy energiyadir. Termoyadroviy energiya vodorod geliyga aylantirlganda ajratib chiqadigan energiyadan inson ehtiyoji uchun foydalanishga asoslangan.
-9-
Termoyadroviy elektr stansiyalar atom elektr stansiyalariga qaraganda ancha “toza”, “xavfsiz” bo'ladi.
Biroq bunday elektr stansiyalarini qurish uchun juda murakkab va qimmatbaho jihozlar kerak bo'ladi, chunki termoyadroviy reaksiyalar faqat plazma (moddaning 4-agregat holati) da boradi. Biroq, shunga qaramasdan kelajak enargiyasi ana shu elektr stansiyalarniki deb tahmin qilinmoqda.